一次性把材料量子模拟从几千原子干到上亿原子！中国超算团队刷新世界纪录，攻克长期卡脖子的大体系材料仿真难题！

很多人可能不了解，在新材料研发领域，有一个世界级难题。过去用密度泛函理论，也就是DFT做量子模拟，受限于计算复杂度，最多只能算几千个原子。就好比你想研究一块完整的电池固态电解质界面，却只能截取指甲缝大小的一小撮原子来推算，样本太小，模拟结果和真实材料差距很大，很难直接指导新材料设计，这是全球材料科学界一直存在的瓶颈。

就在2026年9月17日，中国超算团队官宣重磅突破！
来自中国国家超算深圳中心，徐奇门、张羽研究员带领的科研团队，本次申报戈登贝尔奖的成果正式题目为《面向亿原子体系的大规模线性标度Kohn-Sham DFT：连接量子模拟与物理实验》，这套XLSDFT量子材料模拟算法软件，成功入围2026年ACM戈登贝尔奖，这个奖项是全球高性能计算领域最高荣誉之一。团队首创分治密度矩阵搭配切比雪夫滤波子空间迭代的方案，直接把DFT的计算、存储复杂度降到线性标度。通俗来讲，以前原子数量翻倍，计算量会暴涨好几倍；现在原子数量增加，计算负担只是跟着同步线性增加，不再指数爆炸。

依托这套算法，团队实现1亿原子体系模拟，完成2亿原子硅体系扩展测试，亿原子测试弱扩展效率达到96.6%；还完成了1133万原子锂金属与固态电解质界面的DFT计算，这个复杂固固界面的计算规模，相比过去全球同类研究提升约1000倍，一举刷新该方向的世界纪录。

放眼全球，此前国际上同类线性标度DFT工具，很难稳定支撑千万原子以上的复杂界面仿真，大多只能做简单单质材料的大体系测试，面对电池、半导体这类多种物质交织的界面场景就能力受限。这套XLSDFT方案的领先之处，不只是单纯堆原子数量，在超大体系下依然保持很高的并行计算效率，在大尺度材料量子仿真赛道实现领跑。

它在很多前沿场景都能发挥关键作用。在固态电池研发中，可以完整模拟锂金属负极和固态电解质之间的界面变化，不用只看微小片段，提前预判界面开裂、离子传导问题；在半导体领域，能够对大尺寸硅基材料、缺陷结构做全原子量子仿真，研究晶格缺陷对器件性能的影响；还能用于催化材料、新型二维材料的机理探索，帮助科研人员在电脑里精准预测材料特性，大幅减少实验室试错的次数，缩短新材料研发周期。

这里需要特别说明，该成果目前是入围戈登贝尔奖，最终获奖结果还没有对外公布；“XLSDFT团队”属于成果简称，官方报道主要标注徐奇门、张羽等研究员。